profibus現(xiàn)場總線故障診斷與排除

1、Division - Name - Date - Language1ProfiBus現(xiàn)場總線及故障診斷與排除 主講：時(shí)向陽主講：時(shí)向陽 Division - Name - Date - Language2三三、S7S7組態(tài)組態(tài)配置配置四、常用診斷四、常用診斷工具工具一、一、ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述二二、硬件構(gòu)成、硬件構(gòu)成五五、故障案例分析、故障案例分析Division - Name - Date - Language31 1、總線、總線總線：Bus，是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束。什么是總線？ProfibusProfib

2、us現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Language42 2、現(xiàn)場總線、現(xiàn)場總線 現(xiàn)場總線：是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向、串行雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 什么是現(xiàn)場總線？ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Language52 2、ProfibusProfibus現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線1987年年

3、Siemens公司等公司等13家企業(yè)家企業(yè)和和5家研究機(jī)構(gòu)家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)聯(lián)合開發(fā)1999成為國際標(biāo)成為國際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)IEC 61158的的組成部分組成部分2001年批準(zhǔn)成年批準(zhǔn)成為中國的行業(yè)標(biāo)為中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)JB/T 10308.3-2001。發(fā)展歷程ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Language62 2、ProfibusProfibus現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線n 作為眾多現(xiàn)場總線家族的成員之一，ProfiBus是在歐洲工業(yè)界得到最廣泛應(yīng)用的一個現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，也是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一。ProfiBus是屬于單元級

4、、現(xiàn)場級的SIMITAC網(wǎng)絡(luò)，適用于傳輸中、小量的數(shù)據(jù)。其開放性可以允許眾多的廠商開發(fā)各自的符合ProfiBus協(xié)議的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可以連接在同一個ProfiBus網(wǎng)絡(luò)上。ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Language72.1 Profibus2.1 Profibus組成組成 一種高速低成本數(shù)據(jù)傳輸，用于自動化一種高速低成本數(shù)據(jù)傳輸，用于自動化系統(tǒng)中單元級控制設(shè)備與分布式系統(tǒng)中單元級控制設(shè)備與分布式I/OI/O（例如（例如ET 200ET 200）的通信。）的通信。PROFIBUS-DP（分（分布式外部設(shè)備）布式外部設(shè)

5、備） 用于過程自動化的現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器用于過程自動化的現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器的低速數(shù)據(jù)傳輸，使用擴(kuò)展的的低速數(shù)據(jù)傳輸，使用擴(kuò)展的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP協(xié)議。協(xié)議。PROFIBUS-PA（過（過程自動化）程自動化） 用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)MSFMS提供大量的提供大量的通信服務(wù)，用以完成中等級傳輸速度進(jìn)通信服務(wù)，用以完成中等級傳輸速度進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信服務(wù)。行的循環(huán)和非循環(huán)的通信服務(wù)。PROFIBUS-FMS（現(xiàn)場總線報(bào)文規(guī)范）（現(xiàn)場總線報(bào)文規(guī)范） ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date -

6、 Language82.1.1 PROFIBUS-DP2.1.1 PROFIBUS-DPn 主站之間的通信為主站之間的通信為令牌方式令牌方式，主站與從站之間為，主站與從站之間為主從輪詢方式主從輪詢方式，以及這兩種，以及這兩種方式的混合。一個網(wǎng)絡(luò)中有若干個被動節(jié)點(diǎn)（從站），而它的方式的混合。一個網(wǎng)絡(luò)中有若干個被動節(jié)點(diǎn)（從站），而它的邏輯令牌邏輯令牌只含只含有 一 個有 一 個 主 動 令 牌主 動 令 牌 （ 主 站 ） ， 這 樣 的 網(wǎng) 絡(luò) 為（ 主 站 ） ， 這 樣 的 網(wǎng) 絡(luò) 為 純 主純 主 - - 從 系 統(tǒng)從 系 統(tǒng) 。ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Di

7、vision - Name - Date - Language92.1.1 PROFIBUS-DP2.1.1 PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP主站主站從站從站ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Language102.1.2 PROFIBUS-PA2.1.2 PROFIBUS-PAPROFIBUS-DP主站主站從站從站DP/PA LinkDP/PA LinkPROFIBUS-PAPROFIBUS-PAProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Lang

8、uage112.1.3 PROFIBUS-FMS2.1.3 PROFIBUS-FMS 主站 主站 主站 主站 主站 RS 485 up to 12MBit/s ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Language122.2 Profibus2.2 Profibus協(xié)議結(jié)構(gòu)協(xié)議結(jié)構(gòu) FMS 設(shè)備設(shè)備 行規(guī)行規(guī) DP-行規(guī)行規(guī) PA-行規(guī)行規(guī) DP-擴(kuò)充功能擴(kuò)充功能 DP 基本功能基本功能 現(xiàn)場總線信息規(guī)范現(xiàn)場總線信息規(guī)范 現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)鏈路 IEC 1158-2 未用未用 RS-485/光纖光纖 用戶層用戶層 應(yīng)

9、用應(yīng)用層層（7） (3)(6) 數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路層層（2） 物理層（物理層（1） PROFIBUS 導(dǎo)則導(dǎo)則+行規(guī)行規(guī) EN 50 170 ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概述Division - Name - Date - Language132.3 Profibus2.3 Profibus傳輸技術(shù)傳輸技術(shù)中繼器沒有站地址，被計(jì)算在每段的最多站數(shù)中。站1中繼器23431中繼器62613233一段最多32個站，兩端有終端n PROFIBUS總線使用兩端有終端的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。總線使用兩端有終端的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。最多126個站ProfibusProfibus現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線概

10、述Division - Name - Date - Language14二、硬件構(gòu)成二、硬件構(gòu)成PROFIBUS-DP主站主站從站從站DP/PA DP/PA LinkLinkPROFIBUS-PAPROFIBUS-PA主站從站通訊介質(zhì)及接口硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language151 1、主站、主站帶DP接口的CPU XXXX-DPCP卡 CP342-5 CP443-5HMI 觸摸屏硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language162 2、從站、從站ET200M/S帶DP接口的控制器帶DP接口的智能儀表硬件構(gòu)成硬件

11、構(gòu)成Division - Name - Date - Language173 3、通訊介質(zhì)及接口、通訊介質(zhì)及接口通訊介質(zhì)接頭終端電阻中繼器耦合器硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language183.13.1通訊介質(zhì)通訊介質(zhì)通訊介質(zhì)RS485電纜 PROFIBUS(類型1)介質(zhì)是一根屏蔽雙絞電纜，屏蔽可以提高電磁兼容(EMC)能力。硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language193.13.1通訊介質(zhì)通訊介質(zhì)通訊介質(zhì)RS485電纜光纖無線 波特率波特率kbps9.693.75187.55001500300012000A型電纜

12、長度m12001000400200100B型電纜長度m120060020070特點(diǎn)：長距離 戶外鋪設(shè) 抗電磁兼容的環(huán)境設(shè)備：OLM和OBT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：點(diǎn)對點(diǎn)連接 線性拓?fù)?星形拓?fù)?冗余光纖環(huán)網(wǎng)硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language203.23.2接頭接頭n PROFIBUS插頭用于連接PROFIBUS電纜和PROFIBUS的站點(diǎn)，接口是RS485串口，一般采用SUB-D female的接口。 電纜夾 終端電阻開關(guān) 硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language213.23.2接頭接頭n 每個物理網(wǎng)段支持32個物理設(shè)

13、備，且在物理網(wǎng)段終端的站點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置終端電阻,防止浪涌保證通訊質(zhì)量。而每個PROFIBUS插頭上，都內(nèi)置了終端電阻，需要是可以接入（On）和切除（Off）。硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language223.23.2接頭接頭硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language233.33.3終端電阻終端電阻n PROFIBUS電纜的兩端應(yīng)該連接終端電阻。終端電阻是為了消除在通信電纜中的信號反射在通信過程中，有兩種原因?qū)е滦盘柗瓷?阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。Ru=390 Rt=220 Rd=390 123數(shù)據(jù)線B45 GND6 +5

14、v78 數(shù)據(jù)線A9硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成offonABABDivision - Name - Date - Language243.43.4中繼器中繼器為什么使用中繼器？增加節(jié)點(diǎn)延長網(wǎng)絡(luò)放大信號隔離網(wǎng)段硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language253.43.4中繼器中繼器n 連接方式站1中繼器2343162343332n 一個網(wǎng)絡(luò)，分為兩段n 中繼器作為每段的終端，終端電阻均需置為“ON”n 可進(jìn)行信號放大n 網(wǎng)絡(luò)延長n 每段中，中繼器均作為一個站點(diǎn)，可不分配地址硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language263.43.4

15、中繼器中繼器n 連接方式中繼器123031123031n 兩個網(wǎng)絡(luò)n 中繼器作為每個網(wǎng)絡(luò)的一個站點(diǎn)，終端電阻均需置為“ON”n 信號不能放大n 網(wǎng)絡(luò)不能延長n 兩個網(wǎng)絡(luò)間電氣隔離硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language273.53.5耦合器耦合器n DP與PA網(wǎng)絡(luò)之間的耦合。n IM153-2;IM157等n 符合DP規(guī)范硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language283.63.6PROFIBUSPROFIBUS網(wǎng)絡(luò)安裝規(guī)則網(wǎng)絡(luò)安裝規(guī)則1、1m線規(guī)則2、2m線規(guī)則3、分支線規(guī)則4、設(shè)備數(shù)量規(guī)則5、接地與屏蔽規(guī)則6、

16、總線連接規(guī)則7、終端電阻規(guī)則8、布線間距規(guī)則硬件構(gòu)成硬件構(gòu)成Division - Name - Date - Language29三、三、S7S7組態(tài)配置組態(tài)配置利用Step7軟件進(jìn)行硬件組態(tài)Division - Name - Date - Language301 1、 主站（主站（CPUCPU）通過）通過DPDP接口連接遠(yuǎn)程接口連接遠(yuǎn)程I/OI/O站站 S7S7組態(tài)配置組態(tài)配置Division - Name - Date - Language312 2、主站之間主從通訊、主站之間主從通訊S7S7組態(tài)配置組態(tài)配置Division - Name - Date - Language322 2、主站

17、之間主從通訊、主站之間主從通訊 地址對應(yīng)關(guān)系S7S7組態(tài)配置組態(tài)配置主站從I10.0開始的4個字節(jié)從Q10.0開始的4個字節(jié)從Q20.0開始的4個字節(jié)從I20.0開始的4個字節(jié)從站Division - Name - Date - Language33三、三、S7S7組態(tài)配置組態(tài)配置需注意的問題1、GSD文件2、DP地址3、傳輸率4、地址對應(yīng)關(guān)系5、編譯保存下載Division - Name - Date - Language34四、常用診斷工具四、常用診斷工具BT200示波器S7編程工具PROFITRACEDivision - Name - Date - Language35四、常用診斷工具四

18、、常用診斷工具1 1、BT200BT200BT200是西門了的提供的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)診斷設(shè)備，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)距離檢測，網(wǎng)絡(luò)連接的質(zhì)量的檢查(比如斷線、短路等等)，常用于項(xiàng)目現(xiàn)場施工布線階段.Division - Name - Date - Language362 2、示波器、示波器示波器常常用于檢測PROFIBUS通訊的波形，一般用于項(xiàng)目投產(chǎn)運(yùn)行后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊信號質(zhì)量的檢測。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language373 3、S7S7編程工具編程工具STEP7等編程工具也可以做為網(wǎng)絡(luò)診斷的一種工具。在STEP7軟件中，提供了“在線診斷”的功能

19、，可以實(shí)時(shí)的對PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最直接的診斷。比如:哪些從站出現(xiàn)故障，可在STEP7的診斷緩沖區(qū)中直接得到故障信息，因此一般用于項(xiàng)目調(diào)試過程中以及項(xiàng)目運(yùn)行過程中的網(wǎng)絡(luò)診斷。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language383 3、S7S7編程工具編程工具另外STEP7還提供了一些PROFIBUS的診斷功能塊，比如FB125/FC125等.CHECK_ACTIVE :為1時(shí)開始檢測從站。EXTERNAL_DP_INTERFACE :選擇DP主站的接口，0表示集成在CPU上的DP主站，1表示外部DP主站 接口，如CP443-5等。DP_MASTER

20、SYSTEM :PROFIBUS的ID號，在硬件組態(tài)中可以查看到,數(shù)據(jù)類型為INT。DATA_FIELD :50個字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，僅供FC125內(nèi)部使用，數(shù)據(jù)類型為POINTER。SUM_SLAVES_DIAG :從站診斷的總數(shù)，數(shù)據(jù)類型為INT。LIST_SLAVES_NOT_PRESENT:檢查到丟失的從站（軟件已經(jīng)組態(tài)但是現(xiàn)場沒有連接硬件），16個字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，每一個數(shù)據(jù)位對應(yīng)一個從站，置1表示一個從站丟失，如果丟失的從站返回或維修好，相對應(yīng)的位復(fù)位。數(shù)據(jù)類型為POINTER。LIST_SLAVES_ERROR :故障的從站（部分模塊有故障，其他模塊可以連續(xù)運(yùn)行），16個字節(jié)的數(shù)據(jù)區(qū)，每一

21、個數(shù)據(jù)位對應(yīng)一個從站，置1表示一個從站故障，如果故障的從站返回或維修好，相對應(yīng)的位復(fù)位。數(shù)據(jù)類型為POINTER。RETVAL :調(diào)用FC125時(shí)的狀態(tài)返回值，數(shù)據(jù)類型為INT。BUSY :為1表示當(dāng)前正在執(zhí)行。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language394 4、PROFITRACEPROFITRACEn ProfiTrace 將所有主要工具，如分析儀，示波器，條線圖及DP-VO/V1主站集成為一體。n 常見問題如噪音，反射，電壓下降，終端器問題，雙地址，斷線及組態(tài)等都可以很容易地檢測出來。偶爾出現(xiàn)的問題如過沖，錯誤報(bào)文，重試及診斷也可以很容易

22、地被捕捉。常用診斷工具常用診斷工具Division - Name - Date - Language40五、故障案例分析五、故障案例分析1、故障現(xiàn)象：梗絲柜3#4#的進(jìn)、出柜設(shè)備自動、單機(jī)均不能啟動。在線監(jiān)控發(fā)現(xiàn)12#子站掉線，通訊模塊（ET200S)BF亮紅燈，其它站正常。原因分析：整段網(wǎng)絡(luò)只有12#子站掉線，說明是12#子站自身問題。故障解決：更換12#子站通訊模塊。Division - Name - Date - Language41五、故障案例分析五、故障案例分析故障解決故障解決：在插分機(jī)前子站箱上增加一個中繼器，放大信號，故障得到解決。原因分析原因分析：控制子站箱內(nèi)ET200S通訊模

23、塊上BF燈會閃爍幾下，說明是此處網(wǎng)絡(luò)閃斷故障。S7監(jiān)控發(fā)現(xiàn)插分機(jī)的網(wǎng)絡(luò)閃斷，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)診斷儀對回潮段網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線診斷，發(fā)現(xiàn)從插分機(jī)開始至后面幾個子站箱上線電壓瞬間下降至。2、故障現(xiàn)象、故障現(xiàn)象：插分機(jī)在帶電情況下（不管工作與否）會偶爾出現(xiàn)四個鎖緊臂裝置松開和鎖緊兩個狀態(tài)自動切換狀況，從而影響插分機(jī)的正常工作。Division - Name - Date - Language42五、故障案例分析五、故障案例分析3、故障現(xiàn)象、故障現(xiàn)象：氣流干燥機(jī)預(yù)熱與生產(chǎn)過程中,會出現(xiàn)因?yàn)镻A站點(diǎn)掉站而引起設(shè)備停機(jī)，造成生產(chǎn)中斷。根據(jù)程序監(jiān)控，在開始預(yù)熱時(shí)松散蒸汽薄膜閥定位器瞬時(shí)掉線數(shù)次，其它站點(diǎn)（不固定）偶爾瞬時(shí)掉線。前期已更換干燥機(jī)PA子站箱內(nèi)所有接頭及連線。原因分析原因分析：PA電纜、接頭、干擾及松散蒸汽薄膜閥定位器均可能產(chǎn)生以上問題故障解決故障解決：檢查線